2ο Εθνικό Συνέδριο: Η Εφαρµογή των Ανανεώσιµων Πηγών Ενέργειας - Προτεραιότητες σε Συνθήκες Απελευθερωµένης Αγοράς " Αθήνα, Μαρτίου 2001

Transcript

1 Τεχνολογίες Παραγωγής Φωτοβολταϊκών Γεννητριών Κρυσταλλικού Πυριτίου και Λεπτών Υµενίων και η τρέχουσα κατάσταση στην αγορά Φωτοβολταϊκών Σ. Τσελεπής ΚΑΠΕ 19ο χλµ. Λ. Μαραθώνα, 19009, Πικέρµι, Αττική Τηλ , Fax , ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΕΙΣΗΓΗΣΗΣ: Τα Φ/Β συστήµατα αποτελούν µακροπρόθεσµα µια από τις σηµαντικότερες ανανεώσιµες ενεργειακές τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, γιατί έχει την δυνατότητα να ενταχθεί σε όλους τους χώρους. Αυτήν την εποχή βρισκόµαστε σ ένα σηµείο καµπής όσον αφορά την επιλογή της Φ/Β τεχνολογίας που θα οδηγήσει σε χαµηλότερο κόστος παραγωγής ανά Wp, εξασφαλίζοντας συγχρόνως την διαθεσιµότητα πρώτων υλών καθώς θα αυξάνεται η ζήτηση. Η ενδιαφερόµενη Ελληνική επιχείρηση λοιπόν, θα χρειασθεί να επιλέξει την κατάλληλη για εκείνη τεχνολογία φωτοβολταϊκών που θα την βοηθήσει να αναπτυχθεί σε αυτό τον τοµέα της ενέργειας. Το παρόν άρθρο προσπαθεί να ρίξει φως στις τάσεις που παρουσιάζονται τα τελευταία χρόνια για την επιλογή φωτοβολταϊκής (Φ/Β) τεχνολογίας για παραγωγή Φ/Β γεννητριών αλλά και στην αγορά που τις οδηγεί. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα Φ/Β συστήµατα αποτελούν µακροπρόθεσµα µια από τις σηµαντικότερες ανανεώσιµες ενεργειακές τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, γιατί έχει την δυνατότητα να ενταχθεί σε όλους τους χώρους (αυτόνοµα συστήµατα, κεντρικά συστήµατα, Φ/Β ενσωµατωµένα στα κτίρια παράγοντας ενέργεια που θα διοχετεύεται στο δίκτυο, κλπ.). Σηµαντικότερα πλεονεκτήµατα αποτελούν : η δυνατότητα εξεύρεσης αισθητικών λύσεων που δεν επιβαρύνουν ιδιαίτερα το περιβάλλον και η επεκτασιµότητα των Φ/Β συστηµάτων. Οι δεσµεύσεις των κρατών µετά το Κυότο για τον περιορισµό των αερίων εκποµπών που προκαλούν την αλλαγή του κλίµατος, αλλά και η ανάπτυξη της αγοράς των Ανανεώσιµων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ), λόγω κινήτρων µέσω των Ευρωπαϊκών και Ελληνικών προγραµµάτων καθώς και οι πρωτοβουλίες των πολυεθνικών που δραστηριοποιούνται στις ΑΠΕ, έχουν στόχο να αυξήσουν την ζήτηση µε αντίστοιχη µαζικότερη παραγωγή που θα οδηγήσει σε οικονοµικότερα προϊόντα λόγω της οικονοµίας κλίµακας που θα πετύχουν. την προοπτική παραγωγής φωτοβολταϊκών γεννητριών στην χώρα µας. Στο 1ο Εθνικό Συνέδριο για τις ΑΠΕ (1998) οι εκτιµήσεις για την εγκατεστηµένη ισχύ Φ/Β συστηµάτων στον Ελληνικό χώρο, ανέρχονταν σε MWp µέχρι το 2005 και σε MWp µέχρι το 2010 [1]. Η ανάπτυξη αυτή εκτιµάται ότι θα έχει σαν αποτέλεσµα την δηµιουργία νέων θέσεων εργασίας µέχρι το 2005 και 2500 θέσεις µέχρι το Εντούτοις, οι αγορές που δηµιουργούνται µε πολιτικές αποφάσεις δεν µπορούν να διατηρηθούν αν δεν υπάρχει αναγνώριση των πλεονεκτηµάτων της τεχνολογίας από το κοινό και µια συνεχής µείωση των τιµών. Οι περισσότεροι που γνωρίζουν ή χρησιµοποιούν τα φωτοβολταϊκά συστήµατα έχουν καλή εντύπωση για την αξιοπιστία τους, αλλά γενικά υπάρχει έλλειµµα ενηµέρωσης του κοινού στην χώρα µας. Επιπλέον, αυτήν την εποχή βρισκόµαστε σ ένα σηµείο καµπής όσον αφορά την επιλογή της Φ/Β τεχνολογίας που θα οδηγήσει σε χαµηλότερο κόστος παραγωγής ανά Wp, εξασφαλίζοντας συγχρόνως την διαθεσιµότητα πρώτων υλών καθώς θα αυξάνεται η ζήτηση. Η ενδιαφερόµενη Ελληνική επιχείρηση λοιπόν, θα χρειασθεί να επιλέξει την κατάλληλη για εκείνη τεχνολογία φωτοβολταϊκών που θα την βοηθήσει να αναπτυχθεί σε αυτό τον τοµέα της ενέργειας. Το παρόν άρθρο προσπαθεί να ρίξει φως στις τάσεις που παρουσιάζονται τα τελευταία χρόνια για την επιλογή φωτοβολταϊκής (Φ/Β) τεχνολογίας για παραγωγή Φ/Β γεννητριών [2,3] αλλά και στην αγορά που τις οδηγεί. Φωτό 1: Φ/Β συστήµατα τοποθετηµένα σε όψεις και οροφές κτιρίων. Αυτές οι δράσεις κάνουν ορατά τα Φ/Β συστήµατα σε περισσότερους χρήστες και έχουν φέρει στο προσκήνιο και 2. Φ/Β ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ ΚΑΙ ΛΕΠΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ Μια πρώτη διάκριση στις τεχνολογίες Φ/Β γεννητριών διακρίνεται ανάµεσα στο κρυσταλλικό Πυρίτιο και τα νέα υλικά λεπτών υµενίων (διάταξη ηµιαγωγών λεπτών στρωµάτων Thin films). Η µικρότερη ενεργειακή µονάδα της ηλιακής γεννήτριας ονοµάζεται (φωτοβολταϊκό) ηλιακό στοιχείο. Κάθε φωτοβολταϊκή γεννήτρια κρυσταλλικού Πυριτίου αποτελείται συνήθως από 30 µε 36 ηλιακά στοιχεία, τα οποία είναι εν σειρά συνδεδεµένα µεταξύ τους. Τα ηλιακά στοιχεία εγκλείονται µε θερµική διεργασία µέσα σε διαφανή ερµητικά σφραγισµένη πολυµερή µεµβράνη και στην εµπρός

2 πλευρά προσαρµόζεται ανθεκτικό γυαλί ειδικών προδιαγραφών. Φωτο 2: Τυπική Φ/Β γεννήτρια Κρυσταλλικού Πυριτίου Το πάχος της όλης κατασκευής µαζί µε το γυαλί δεν ξεπερνά τα 5 χιλιοστά και συνήθως τοποθετείται σε πλαίσιο αλουµινίου για εύκολη τοποθέτηση και για να αποκτήσει µηχανική αντοχή. Η διαδικασία παραγωγής του κρυσταλλικού Πυριτίου έχει πολλά και ενεργοβόρα βήµατα, στον Πίνακα 1 παρουσιάζονται τα βήµατα παραγωγής Φ/Β κρυσταλλικού Πυριτίου. Βήµα Περιγραφή διεργασίας 1 Η παρασκευή της πρώτης ύλης που πρέπει να είναι υψηλής καθαρότητας και τώρα προέρχεται από τα υπολείµµατα της βιοµηχανίας ολοκληρωµένων κυκλωµάτων, ενώ στο µέλλον θα πρέπει να παράγεται µε διεργασία από µεταλλουργικό Πυρίτιο 2 Η κρυστάλλωση µε θερµική διεργασία του Πυριτίου σε κυλινδρικούς µονοκρύσταλλους ή πολυ-κρυσταλλικές χελώνες ή κατευθείαν σε πολυκρυσταλλικά δισκία Πυριτίου (µέθοδος EFG) 3 Η διαδικασία κοπής των µονοκρυσταλλικών κυλίνδρων και πολυκρυσταλλικών χελωνών σε λεπτά δισκία (φέτες) Πυριτίου. Για την µέθοδο EFG δεν χρειάζεται να γίνει το βήµα αυτό 4 ιαδικασία µετατροπής των δισκίων Πυριτίου σε ηλιακά στοιχεία κατάλληλα για να παράγουν ενέργεια 5 ιαδικασία συναρµολόγησης των φωτοβολταϊκών γεννητριών από τα ηλιακά στοιχεία Πίνακας 1: Τα βήµατα παραγωγής Φ/Β γεννητριών Κρυσταλλικού Πυριτίου. Η διαδικασία παραγωγής των φωτοβολταϊκών γεννητριών λεπτών υµενίων χαρακτηρίζεται από µεγαλύτερη δυνατότητα αυτοµατισµού της παραγωγής και οικονοµία πρώτων υλών λόγω του µικρού πάχους των ενεργών υλικών. Οµοίως τα ηλιακά στοιχεία λεπτών υµενίων εγκλείονται σε ερµητικά σφραγισµένη συσκευασία για προστασία από την υγρασία. Βασική διαφορά αποτελεί το γεγονός ότι η επίστρωση των υλικών γίνεται καταρχήν σε ολόκληρη την επιφάνεια της ηλιακής γεννήτριας (συνήθως σε κατάλληλα προετοιµασµένη γυάλινη επιφάνεια) και κατόπιν µε ακτίνες λέιζερ, αφαιρούνται λεπτές λωρίδες υλικού και δηµιουργούνται τα ηλιακά στοιχεία που ύστερα συνδέονται ηλεκτρικά µεταξύ τους και συνθέτουν την Φ/Β γεννήτρια. Στον Πίνακα 2 παρουσιάζονται συνοπτικά χαρακτηριστικά των τεχνολογιών Φ/Β κρυσταλλικού Πυριτίου και Φ/Β λεπτών υµενίων : Πάχος ηλιακών στοιχείων Χρήση πρώτων υλών για τα ηλιακά στοιχεία ιαδικασία παραγωγής Αρχική επένδυση εξοπλισµού ολοκληρωµένης γραµµής παραγωγής (>10MWp/έτος) Απόδοση Φ/Β γεννητριών Συνήθης εγγύηση από τους κατασκευαστές για την ισχύ των Φ/Β γεννητριών Κρυσταλλικό Πυρίτιο Λεπτά Υµένια µm 2-10 µm Υψηλή Πολλών ξεχωριστών βηµάτων. υνατότητα βιοµηχανικής δραστηριότητας ξεκινώντας κατευθείαν και από τα βήµατα 1, 3 ή και 5 (Πίνακας 1) Χαµηλή Ολοκληρω- µένη διαδικασία παραγωγής (συνήθως) 3-8 Euro/Wp 0,5-3Euro/Wp 12-16% 4-10% χρόνια 5-10 χρόνια Πίνακας 2 : Συγκριτικά στοιχεία ανάµεσα στις Φ/Β γεννήτριες κρυσταλλικού Πυριτίου και λεπτών υµενίων. Ένα σηµαντικό στοιχείο που αφορά όλες τις τεχνολογίες Φ/Β είναι το γεγονός ότι υπάρχει η δυνατότητα αύξησης της δυναµικότητας παραγωγής χωρίς ο προηγούµενος εξοπλισµός να αχρηστεύεται. 3. Η ΑΓΟΡΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΏΝ Τα τελευταία χρόνια η ετήσια αύξηση των πωλήσεων Φ/Β παγκοσµίως, ήταν εντυπωσιακή και έφθασε το 38% το 1997 και το 25% το 2000 (Πίνακας 3). Τα τρία τελευταία χρόνια είχαµε διπλασιασµό των πωλήσεων και όλα δείχνουν ότι η τεχνολογία φωτοβολταϊκών εισέρχεται στη φάση της εµπορικής εκµετάλλευσης. Από την άλλη πλευρά, στην Ελλάδα οι πωλήσεις φωτοβολταϊκών, αν εξαιρέσουµε τα επιδεικτικά και ερευνητικά προγράµµατα, δεν ξεπερνούν τα 100 kw ετησίως. Τα τελευταία 3 χρόνια, µετά από τρείς διαδοχικές προκηρύξεις του Επιχειρησιακού Προγράµµατος Ενέργειας (ΚΠΣ-2), και ιδιαίτερα µε την 3η προκήρυξη που αφορούσε επενδύσεις επιχειρήσεων σε Φ/Β συστήµατα στην Κρήτη, µε επιδότηση 70%, το ενδιαφέρον ήταν ζωηρότερο καθώς κατατέθηκαν 45 περίπου αιτήσεις και εγκρίθηκαν 25 µε συνολική εγκατεστηµένη ισχύ 2 MWp και συνολικό

3 προϋπολογισµό περίπου 5.2 δις ρχ. Από αυτά αναµένεται να µην υλοποιηθούν περίπου τα µισά έργα καθώς αντιµετώπισαν προβλήµατα στην αδειοδότηση, ενώ σε κάποιες περιπτώσεις οι επενδυτές θεώρησαν ότι δεν ήταν πλέον συµφέρουσα η επένδυση καθώς µετά την σύνταξη του προϋπολογισµού των έργων, οι τιµές των Φ/Β γεννητριών αυξήθηκαν περίπου 20-25%, κυρίως λόγω της σηµαντικής αύξησης της τιµής του δολαρίου. Στις εµπορικά βιώσιµες εφαρµογές των Φ/Β συστηµάτων συγκαταλέγονται οι αυτόνοµες εφαρµογές σε αποµακρυσµένες από το δίκτυο ηλεκτρισµού περιοχές, όπως σε αποµονωµένες κατοικίες, εγκαταστάσεις αναµεταδοτών του ΟΤΕ, εταιριών κινητής τηλεφωνίας και ραδιοφωνικών σταθµών. Σηµαντική εξάπλωση γνωρίζουν στην Ελλάδα τα Φ/Β στην ηλεκτροδότηση φάρων και σηµαντήρων στα λιµάνια όλης της χώρας. Η Υπηρεσία Φάρων του Πολεµικού Ναυτικού έχει εγκαταστήσει πάνω από 890 Φ/Β συστήµατα σε όλη την Ελλάδα συνολικής ισχύος 64 kwp έχοντας ηλεκτροδοτήσει µε Φ/Β σχεδόν όλους τους φάρους. Ευρώ πη ,6 21, ,5 35,8 60,7 ΗΠΑ 17, ,6 32, ,5 58, Ιαπω νία Υπόλ οιποι Σύνο λο Αύξη ση % 18, ,5 19,5 21, ,5 126, , , , , , , ,6 7,8 4,8 15,9 14,5 9,2 37,8 29,3 26,5 42,8 Πίνακας 3 : Η εξέλιξη των πωλήσεων φωτοβολταϊκών παγκοσµίως σε MW [4] Από στοιχεία του 1998 [4] προκύπτει ότι από τα MWp των διακινηθέντων Φ/Β γεννητριών ανά τον κόσµο, το 85.5% αυτών ήταν κρυσταλλικού Πυριτίου (µόνο ή πόλυκρυσταλλικό). Ένα ποσοστό 13% αφορούσε Φ/Β γεννήτριες Άµορφου-Πυριτίου, 0.14% CdTe (Τελλουριούχου Καδµίου) και 0.01% CIS ( ισελινιούχου Ινδικού Χαλκού) κλπ. Όπως παρατηρήσαµε στην εισαγωγή, η αγορά στο µεγαλύτερό της µέρος κινείται από προγράµµατα που προσφέρουν κίνητρα για την αγορά και εγκατάσταση των Φ/Β συστηµάτων. Τα πλέον γνωστά προγράµµατα που πρόκειται να ξεκινήσουν σε µικρό χρονικό διάστηµα ή ήδη υλοποιούνται είναι : οι οροφές και προσόψεις στην Ευρωπαϊκή Ένωση και Φ/Β συστήµατα για τον Τρίτο Κόσµο (Λευκή Βίβλος της Ε.Ε.), οι οροφές στην Γερµανία, µεγάλα έργα ένταξης φωτοβολταϊκών σε οικισµούς στην Ολλανδία, οι οροφές στην Ιταλία, οι οροφές στις ΗΠΑ και οι οροφές στην Ιαπωνία (έληξε το 2000). Οι µεγάλες επιχειρήσεις που ασχολούνται µε την παραγωγή Φ/Β γεννητριών, ενώ διατηρούν και επεκτείνουν το δυναµικό παραγωγής τους σε κρυσταλλικό Πυρίτιο, έχουν ήδη επενδύσει σε µια τουλάχιστον από τις τεχνολογίες των λεπτών υµενίων. Η ωριµότερη τεχνολογία από αυτές είναι του Άµορφου Πυριτίου, η οποία είναι εµπορικό προϊόν εδώ και 10 χρόνια. Οι επόµενες τεχνολογίες Φ/Β που βρίσκονται στα πρώτα βήµατα της εµπορικής εκµετάλλευσης των είναι το CdTe και το CIS/CIGS. Τα τελευταία υλικά βρίσκονται στο στάδιο της πιλοτικής γραµµής παραγωγής. Η πρόοδος όσον αφορά την απόδοση του άµορφου πυριτίου (a-si) είναι στάσιµη, αλλά έχει αποκτηθεί εµπειρία στην κατασκευή γεννητριών µεγάλης επιφάνειας, οι οποίες είναι συγχρόνως κατάλληλες για ενσωµάτωση σε κτίρια. Το 1997, παρουσιάστηκαν επίσης Φ/Β γεννήτριες Άµορφου Πυριτίου µε τρείς επάλληλες επιστρώσεις (United Solar Systems Corp.) που έχουν φθάσει σε σταθεροποιηµένη απόδοση το 7.5%. Η ίδια εταιρία αλλά και µερικές ακόµη παράγουν εύκαµπτες Φ/Β γεννήτριες καθώς και πλάκες γεννητριών χωρίς µεταλλικό πλαίσιο έτοιµες για τοποθέτηση στις σκεπές των κτιρίων στην θέση των κεραµιδιών. Για πρώτη φορά, το 1997, η εταιρία Energy Photovoltaics, παρουσίασε Φ/Β γεννήτρια CIS, διαστάσεων 127 Χ 53 εκ., µε ισχύ αιχµής 50 Βατ. Επίσης, το 1998 η Siemens ανακοίνωσε την εµπορική κυκλοφορία Φ/Β γεννητριών CIGS, ισελινιούχου Ινδικού Χαλκού µε προσµίξεις, Γαλλίου και Θείου στην θέση του Ινδίου και Σεληνίου αντίστοιχα µε απόδοση 9% Μέση Απόδοση Φ/Β - Απόδοση Παραγωγής/Τεχνολογία -Κόστος CZ Silicon Cast Silicon a-si CdTe CIS Μέση απόδοση Φ/Β γεννήτριας % Απόδοση Παραγωγής %, (πολλαπλασιάστε µε 10) Κόστος Συναρµολόγησης σε $/Wp, (διαιρέστε µε 10) ιάγραµµα 1: Παρουσίαση της µέσης απόδοσης των Φ/Β γεννητριών, της απόδοσης της γραµµής παραγωγής και το κόστος συναρµολόγησης ανά τεχνολογία Φ/Β. Το ιάγραµµα 1 παρουσιάζει τη µέση απόδοσης των Φ/Β γεννητριών, την απόδοση της γραµµής παραγωγής και το κόστος συναρµολόγησης Φ/Β γεννητριών ανά τεχνολογία. Η στροφή των µεγάλων εταιριών πετρελαιοειδών (SHELL, BP-Amoco) στα Φ/Β συστήµατα εκτός από την διάθεση παρουσίασης τους σαν οικολογικά ευαίσθητες επιχειρήσεις, υποδηλώνει µε τις συνεχόµενες επενδύσεις στο χώρο ότι έχουν κατανοήσει ότι σε λίγες δεκαετίες η εποχή του πετρελαίου τελειώνει. Συνεπώς, αρχίζουν προοδευτικά να επενδύουν στον χώρο των Ανανεώσιµων Πηγών Ενέργειας (Φ/Β, Αιολικά, Βιοµάζα, κλπ.) καθώς και σε νέα καύσιµα, όπως το υδρογόνο. Η SHELL ανακοίνωσε ότι µέχρι το έτος 2050 τουλάχιστον οι µισές επενδύσεις του χαρτοφυλακίου της θα αφορούν τις ΑΠΕ, ενώ προβλέπει ότι µέχρι το 2050 το 50% των παγκόσµιων ενεργειακών απαιτήσεων θα καλύπτονται από ΑΠΕ. Η BP Solar ανακοίνωσε πρόσφατα ότι θα επενδύσει 600 εκατ. USD σε µεγάλο εργοστάσιο παραγωγής Φ/Β γεννητριών ώστε να µειωθεί η τιµή των Φ/Β κατά τέσσερις φορές.

4 4. ΤΟ ΥΝΑΜΙΚΌ ΠΑΡΑΓΩΓΉΣ Φ/Β Τα τελευταία δύο χρόνια, πολλές εταιρίες που κατασκευάζουν Φ/Β ανακοίνωσαν αύξηση δυναµικότητας παραγωγής δεκάδων MWp. Μέχρι και το 1997, το εγκατεστηµένο ετήσιο δυναµικό παραγωγής κρυσταλλικού Πυριτίου ήταν 163 MWp. Συγκριτικά, για την τεχνολογία λεπτών υµενίων, σχεδόν όλο το δυναµικό παραγωγής Φ/Β αφορούσε το Άµορφο Πυρίτιο και ανέρχετο σε 33.7 MWp και 3 MWp για τα υπόλοιπα (CdTe, CIS και CIGS) [4]. Για το έτος 2000, από τις ανακοινώσεις των εταιριών εκτιµάται ότι το ετήσιο δυναµικό παραγωγής για το κρυσταλλικό Πυρίτιο θα είναι 337 MWp, για το Άµορφο Πυρίτιο θα ανέλθει σε 89 MWp, ενώ συνολικά για τα υπόλοιπα (CdTe, CIS και CIGS) 64 MWp. Παγκόσµιο υναµικό Παραγωγής Φ/Β το 1997 σε MW Παγκόσµιο υναµικό Παραγωγής Φ/Β το 2000 σε MW (εκτίµηση) Κρυσταλλικό Πυρίτιο Λεπτά Υµένια Άµορφο Πυρίτιο CdTe, CIS,CIGS 33, Σύνολο : 199,7 490 Πίνακας 4 : Παγκοσµίως εγκατεστηµένο δυναµικό ετήσιας παραγωγής Φ/Β γεννητριών [4]. Από τα στοιχεία του Πίνακα 4 είναι προφανές ότι οι Φ/Β γεννήτριες κρυσταλλικού Πυριτίου κατέχουν ηγετική θέση στην αγορά Φ/Β και τα τελευταία δυο χρόνια προσετέθη νέα δυναµικότητα παραγωγής 80 MWp και το ίδιο αναµένεται για τα επόµενα χρόνια, σύµφωνα µε τις εξαγγελίες των εταιριών, µια αύξηση που επιβάλλεται λόγω της ζήτησης που θα προκύψει από τα νέα προγράµµατα ανά τον κόσµο. αυτή την περίπτωση είναι αναγκαία η λήψη µέτρων, όπως η ανακύκλωση των υλικών των φωτοβολταϊκών γεννητριών. Αυτή η πρακτική ενδείκνυται και για λόγους περιβαλλοντικούς καθώς ορισµένα από τα στοιχεία είναι τοξικά (Cd, Te, Se, As). εδοµένου ότι η παγκόσµια ετήσια αγορά φωτοβολταϊκών αναµένεται να ξεπεράσει πριν το 2005 τα 500MWp είναι κατανοητό ότι τα παραπάνω προβλήµατα για τα Φ/Β λεπτών υµενίων θα παρουσιαστούν σ ένα χρονικό ορίζοντα περίπου των 10 ετών. Όσον αφορά το Άµορφο Πυρίτιο δεν υπάρχουν περιορισµοί διαθεσιµότητας των υλικών για την παραγωγή του. 6. ΑΛΛΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ Τα φωτο-ηλεκτροχηµικά ηλιακά στοιχεία (dye doped Titania solar cell), αποτελούνται από µια υγρή χρωστική ουσία που απορροφά το φως και ενα νανοκρυσταλλικό υµένιο TiO 2 που µεταφέρει τα ηλεκτρικά φορτία στα ηλεκτρόδια. Στο µεταξύ, νέες µελέτες βρίσκονται σε εξέλιξη για την αντικατάσταση του υγρού ηλεκτρολύτη, ο οποίος προκαλεί ανησυχίες ως προς την σταθερότητα της δοµής του. Η εταιρεία Toshiba πρόσφατα ανακοίνωσε την αντικατάσταση του υγρού ηλεκτρολύτη µε στερεό πετυχαίνοντας απόδοση 7.3%. Η πρόοδος συνεχίζεται και αναµένεται να γίνει επίσης δυνατή η κατασκευή και ηµι-διαφανών φωτοβολταϊκών υαλοπινάκων για ενσωµάτωση σε κτίρια. Επίσης, σε ανάπτυξη βρίσκεται η διαδικασία εναπόθεσης λεπτών υµενίων µικρο και πολυ-κρυσταλλικού Πυριτίου σε κεραµικά υποστρώµατα, σε µεταλλικό φύλλο, σε γυαλί, και σε γραφίτη, επιχειρώντας την εξεύρεση µεταβατικής λύσης στο µεσοπρόθεσµο πρόβληµα επάρκειας πρώτης ύλης από την βιοµηχανία ολοκληρωµένων κυκλωµάτων. 5. ΕΠΑΡΚΕΙΑ ΠΡΩΤΩΝ ΥΛΩΝ Ένα από άµεσα προβλήµατα για την τεχνολογία του κρυσταλλικού Πυριτίου είναι η διαθεσιµότητα υψηλής καθαρότητας Πυριτίου σε λογική τιµή (<15 Euro/kg) για την παραγωγή ηλιακών στοιχείων. Τώρα η πρώτη ύλη για την κατασκευή των ηλιακών στοιχείων κρυσταλλικού Πυριτίου προέρχεται από τους απορριπτόµενους δίσκους και τις άκρες των κυλίνδρων µονο-κρυσταλλικού Πυριτίου από την βιοµηχανία ολοκληρωµένων κυκλωµάτων. Για να ικανοποιηθεί η ολοένα αυξανόµενη ζήτηση καθαρού Πυριτίου για φωτοβολταϊκά στοιχεία, αναπτύσσονται διαδικασίες παραγωγής καθαρού Πυριτίου ειδικά για τα φωτοβολταϊκά, όπου οι απαιτήσεις καθαρότητας του Πυριτίου είναι λιγότερο αυστηρές από αυτές για ολοκληρωµένα κυκλώµατα. Όσον αφορά την επάρκεια υλικών για τις τεχνολογίες λεπτών υµενίων, εδώ υπάρχει το πλεονέκτηµα της χρήσης ελάχιστου υλικού σε σχέση µε το κρυσταλλικό Πυρίτιο, αλλά συχνά τα γνωστά αποθέµατα των χηµικών στοιχείων που χρησιµοποιούνται στο ηµιαγώγιµο υλικό και η ετήσια παγκόσµια παραγωγή είναι τέτοια, που όταν η παραγωγή φωτοβολταϊκών γεννητριών φθάσει τα 500MWp τον χρόνο ανά τεχνολογία, η ζήτηση των πρώτων υλών θα είναι τέτοια που είναι πιθανόν να αυξηθούν οι τιµές των. Συνεπώς, σε Φωτό 3: Ηµι-διαφανής Φ/Β γεννήτρια κατασκευασµένη από λεπτό στρώµα Κρυσταλλικού Πυριτίου πάνω σε γυαλί (UNSW). Στην κατεύθυνση εξοικονόµησης πρώτης ύλης, αλλά ενδιάµεσα λεπτών υµενίων και κοινού κρυσταλλικού Πυριτίου, βρίσκεται η προσπάθεια της Astropower, που παρουσίασε το 1998 Φ/Β γεννήτρια λεπτού πολυκρυσταλλικού Πυριτίου απόδοσης 8.5%. Το υλικό αυτό εναποτίθεται σε φθηνό µεταλλικό υπόστρωµα, έχει πάχος 50 µε 100µm, και συνεπώς χρειάζεται λιγότερο υλικό από τα κοινά στοιχεία κρυσταλλικού Πυριτίου, ενώ κατασκευάζεται µε τις τεχνικές των Φ/Β λεπτών υµενίων, όπου η αυτοµατοποίηση και η µεγάλη ποσότητα υπόσχονται

5 µικρότερο κόστος παραγωγής. Ήδη η Astropower πουλάει τα Φ/Β λεπτού πολυ-κρυσταλλικού Si κατά 15% φθηνότερο ανά Wp από τις κοινές γεννήτριες Si που η ίδια διαθέτει. Η προσπάθεια για την αύξηση της απόδοσης της συγκεκριµένης τεχνολογίας συνεχίζεται και αυτή την στιγµή η απόδοση σε πειραµατικό επίπεδο βρίσκεται στα 14.5%. Οι τεχνολογίες Φ/Β λεπτών υµενίων αναπτύσσονται και υπόσχονται Φ/Β γεννήτριες µε κόστος κάτω από 1USD/Wp, αλλά µεσοπρόθεσµα το κρυσταλλικό Πυρίτιο θα παραµείνει η πλέον αξιόπιστη τεχνολογία Φ/Β. Ενδεικτικό της αξιοπιστίας είναι το γεγονός ότι η εγγύηση απόδοσης για Φ/Β γεννήτριες κρυσταλλικού Πυριτίου κυµαίνεται γύρω στα 25 έτη ενώ για τις Φ/Β γεννήτριες λεπτών υµενίων κυµαίνεται στα 10 έτη. Η βελτίωση και ανάπτυξη νέων διαδικασιών παραγωγής λεπτότερων Φ/Β γεννητριών κρυσταλλικού Πυριτίου και η επάρκεια της πρώτης ύλης δείχνουν ότι θα µείνουν για πολλά χρόνια ακόµη στο προσκήνιο. 6. ΕΞΕΛΙΞΕΙΣ ΠΟΥ ΑΦΟΡΟΥΝ ΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΑΠΟ ΑΠΕ (Η-ΑΠΕ) ΣΕ ΕΥΡΩΠΑΪΚΟ ΕΠΙΠΕ Ο Με την εισαγωγή µιας νέας οδηγίας (Directive of the European Parliament and of the Council οn the promotion of electricity from renewable energy sources in the internal electricity market, 2000) στόχος της Ευρωπαϊκής Επιτροπής είναι η δηµιουργία ενός πλαισίου που θα διευκολύνει σε µεσοπρόθεσµο ορίζοντα την σηµαντική αύξηση της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από ΑΠΕ (RES-E ή Η- ΑΠΕ) στην Ευρώπη. Αυτή η προσπάθεια αποτελεί σηµαντικό µέρος των µέτρων που στοχεύουν στην µείωση των αερίων που προκαλούν το φαινόµενο του θερµοκηπίου όπως έχει δεχθεί η Ε.Ε. στο Κυότο. Κάθε µια από τις χώρες µέλη της Ε.Ε. είναι υποχρεωµένες να λάβουν τα απαραίτητα µέσα ώστε η Η-ΑΠΕ να αναπτυχθεί σύµφωνα µε τους ενεργειακούς και περιβαλλοντικούς στόχους που έχει αναλάβει σε εθνικό και ευρωπαϊκό επίπεδο. Οι χώρες µέλη, για τα επόµενα 10 χρόνια, θα πρέπει σε ετήσια βάση να θέτουν και να επιτυγχάνουν τον στόχο για την εσωτερική τους κατανάλωση Η-ΑΠΕ. Οι στόχοι πρέπει να είναι συµβατοί µε αυτούς που περιγράφονται στην Λευκή Βίβλο για τις ΑΠΕ και ιδιαίτερα µε τον Ευρωπαϊκό στόχο του 22.1% Η-ΑΠΕ σαν ποσοστό της συνολικής κατανάλωσης των χωρών της Ε.Ε. το Οσον αφορά την Ελλάδα το ποσοστό αυτό είναι 20.1% για το Σε σύγκριση µε τα στοιχεία της EUROSTAT για το 1997, η Ελλάδα καταναλώνει Η-ΑΠΕ σε ποσοστό 8.6% (περιλαµβανοµένων και των µεγάλων υδροηλεκτρικών σταθµών [ΜΥΗΣ]) ενώ χωρίς τους ΜΥΗΣ το ποσοστό είναι 0.4%. εδοµένου ότι το εκµεταλλεύσιµο δυναµικό για ΜΗΥΣ είναι περιορισµένο, υπάρχει η ανάγκη για την ανάπτυξη άλλων ΑΠΕ στην Ελλάδα και µάλιστα οι νέες µονάδες θα πρέπει να παράγουν µέχρι το 2010 περίπου το 15% της συνολικής κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Σε σχέση µε τα τρέχοντα µέτρα υποστήριξης της Η-ΑΠΕ που λειτουργούν αυτόνοµα στις χώρες µέλη, η Ε.Ε. αποφάσισε ότι δεν υπάρχουν αρκετά στοιχεία για να υιοθετηθεί ένα εναρµονισµένο πλαίσιο υποστήριξης Η-ΑΠΕ στην Ε.Ε. που θα ορίζει την τιµή για Η-ΑΠΕ µέσω πανευρωπαϊκών διαγωνισµών ανάµεσα σε παραγωγούς Η-ΑΠΕ. Εντούτοις, η Ε.Ε. πιστεύει ότι αυτός πρέπει να είναι ο στόχος, εφόσον η εφαρµογή του πλαισίου υποστήριξης των τιµών της Η-ΑΠΕ, σε µεσοπρόθεσµο ορίζοντα, θα µειώσει τις τιµές της Η-ΑΠΕ και θα αυξήσει την διείσδυση της Η-ΑΠΕ στην ευρωπαϊκή αγορά. Επιπλέον, µε προοπτική να δηµιουργηθεί θεµιτός ανταγωνισµός στην ευρωπαϊκή αγορά ηλεκτρισµού είναι απαραίτητο η Ε.Ε. µε κάθε επιφύλαξη όσον αφορά τις υποχρεώσεις της στο άρθρο 88(1) της Ευρωπαϊκής Συνθήκης, πρέπει να αξιολογήσει τα σχέδια υποστήριξης όλων των πηγών παραγωγής ηλεκτρισµού. Η οδηγία θέτει την υποχρέωση στην Ε.Ε. να παρακολουθεί την εφαρµογή πλαισίων υποστήριξης για Η-ΑΠΕ αλλά και για συµβατικές ενεργειακές πηγές σε χώρες µέλη, ώστε µέσα σε 5 χρόνια από την εφαρµογή της οδηγίας αυτής να παρουσιάσει µια έκθεση µε τις εµπειρίες πάνω στα θέµατα αυτά. Τότε, εάν είναι απαραίτητο και υπό το φως των συµπερασµάτων η Ε.Ε. θα προτείνει ένα Ευρωπαϊκό πλαίσιο για την υποστήριξη της Η-ΑΠΕ βασισµένο σε αρχές ήδη προσδιορισµένες σ αυτή την οδηγία. Για να εξασφαλισθεί ότι η συναλλαγή Η-ΑΠΕ θα γίνει αξιόπιστη και πρακτικά δυνατή, η οδηγία απαιτεί οι χώρες µέλη να εισάγουν ένα σύστηµα για την πιστοποίηση της προέλευσης της Η-ΑΠΕ. Η οδηγία επίσης προβλέπει µια σειρά συνοδευτικών µέτρων µε σκοπό να εξισώσει τον ανταγωνισµό και να διευκολύνει την διείσδυση της Η-ΑΠΕ στην αγορά ηλεκτρισµού και ιδιαίτερα όσον αφορά διοικητικές διαδικασίες και θέµατα σύνδεσης µε το ηλεκτρικό δίκτυο. Ενας από τους µηχανισµούς που προτείνεται για την άµεση υποστήριξη του Η-ΑΠΕ είναι τα Πράσινα Πιστοποιητικά. Αυτά αποτελούνται από δυο ξεχωριστές συνιστώσες που συνθέτουν την συνολική τους αξία. Πρώτον, την ηλεκτρική ενέργεια, που η τιµή της εξαρτάται από την απελευθερωµένη αγορά. εύτερον, το γεγονός ότι η ηλεκτρική ενέργεια προέρχεται από ΑΠΕ, συνεπώς το περιβαλλοντικό όφελος που αντιστοιχεί. Η δεύτερη συνιστώσα έχει µια τελείως ξεχωριστή τιµή στην αγορά. Ετσι, χειρίζεται κανείς το περιβαλλοντικό όφελος χωρίς να επεµβαίνει στην αγορά ηλεκτρισµού. Για να χρηµατοδοτηθεί το επιπλέον κόστος (περιβαλλοντικό) για την παραγωγή του Η-ΑΠΕ και να εξασφαλισθεί η παραγωγή ικανοποιητικών ποσοτήτων Η-ΑΠΕ, υποχρεώνονται όλοι οι καταναλωτές να αγοράζουν ένα αριθµό πράσινων πιστοποιητικών από ηλεκτρική ενέργεια που παρήχθη από ΑΠΕ, σύµφωνα µε προκαθορισµένο ποσοστό της συνολικής τους κατανάλωσης/παραγωγής. Εφόσον οι καταναλωτές/παραγωγοί επιθυµούν να αγοράσουν όσον το δυνατόν φθηνότερα, θα αναπτυχθεί µια δευτερεύουσα αγορά Πρασίνων Πιστοποιητικών, όπου οι παραγωγοί Η-ΑΠΕ θα ανταγωνίζονται µεταξύ τους (ανά τεχνολογία ΑΠΕ) για την πώλησή των. Οι παραγωγοί ηλεκτρικής ενέργειας θα έχουν την επιλογή να παράγουν ένα ποσοστό Η-ΑΠΕ ή να το αγοράζουν υπό την µορφή Πράσινων Πιστοποιητικών από παραγωγούς Η-ΑΠΕ µε υπερπαραγωγή. Το πλεονέκτηµα απέναντι στους µειοδοτικούς διαγωνισµούς είναι ότι πετυχαίνει µια συνεχή πίεση στους παραγωγούς για µείωση των τιµών. 7. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Όπως παρουσιάζεται στον Πίνακα 2, το κόστος αρχικής επένδυσης σε γραµµή παραγωγής Φ/Β είναι σηµαντικό. Για να προχωρήσει λοιπόν µια επιχείρηση σε επένδυση, ακόµη και µε την βοήθεια της επιχορήγησης κάποιου προγράµµατος, θα πρέπει να διαγράφεται κάποια αγορά Φ/Β, η οποία θα απορροφήσει τα προϊόντα της τουλάχιστον για 10 χρόνια, ώστε να αποσβεσθεί η επένδυση και να υπάρχει κέρδος. Οι Ευρωπαϊκοί στόχοι για την προώθηση των φωτοβολταϊκών (Λευκή Βίβλος) έχουν ανακοινωθεί ( Φ/Β συστήµατα κλπ.) και έχουν ένα χρονικό ορίζοντα εφαρµογής 10 ετών.

6 Από µια πρώτη προσέγγιση, σύµφωνα µε τον πληθυσµό της Ελλάδας, µπορούµε να πούµε ότι στην χώρα µας αναλογούν περίπου συστήµατα. Αν υποθέσουµε ότι η µέση εγκατεστηµένη ισχύς θα είναι 2 kwp, τότε στα επόµενα 10 χρόνια είναι πιθανόν να τοποθετηθούν στην χώρα µας 30 MWp φωτοβολταϊκών από ένα τέτοιο πρόγραµµα. Ένα µεγάλο κεφάλαιο για την βελτίωση της διείσδυσης των Φ/Β συστηµάτων, και γενικώς των ΑΠΕ, είναι το νοµικό πλαίσιο. ηλαδή, οι διαδικασίες αδειοδότησης των Φ/Β συστηµάτων, η συµφωνία αγοράς της ηλεκτρικής ενέργειας από την ΕΗ (στα µη-διασυνδεδεµένα νησιά) ή πλέον από τον ιαχειριστή του συστήµατος µεταφοράς στο ηπειρωτικό σύστηµα. Το υπάρχον νοµικό πλαίσιο καθορίζεται από τον Νόµο 2244/94 και τις σχετικές υπουργικές αποφάσεις [5]. Πρόσφατα, ψηφίστηκε ο νόµος για την απελευθέρωση της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας (2773/99, 22 εκ. 1999) µε διατάξεις που τροποποιούν το καθεστώς της τιµολόγησης της απορροφόµενης στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας σε σχέση µε τον 2244/94 καθώς και διατάξεις που αφορούν την απελευθέρωση της αγοράς ηλεκτρισµού και την κατά προτεραιότητα απορρόφηση της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από ΑΠΕ. Οι τροποποιήσεις στο καθεστώς τιµολόγησης της απορροφόµενης ηλεκτρικής ενέργειας δεν προσφέρουν κανένα άλλο κίνητρο για επένδυση. Η εµπειρία που αποκτήθηκε τα τελευταία χρόνια από το Επιχειρησιακό Πρόγραµµα Ενέργειας έδειξε ότι υπάρχουν περιθώρια βελτίωσης του νοµικού πλαισίου, ιδιαίτερα όσον αφορά την γραφειοκρατία και τα εµπόδια λόγω αµφιλεγόµενων και µη ορθολογικών διαδικασιών. Τα προβλήµατα έχουν καταγραφεί και υπάρχουν συγκεκριµένες προτάσεις [6] για την βελτίωση του νοµικού πλαισίου. εδοµένου ότι οι Ελληνικές επιχειρήσεις ξεκινούν µε καθυστέρηση την κούρσα της φωτοβολταϊκής αγοράς και χωρίς προηγούµενη γνώση πάνω στις τεχνολογίες, θα ήταν προτιµότερο να συνάψουν κοινή επιχείρηση ή να αγοράσουν ετοιµοπαράδοτη γραµµή παραγωγής µιας τεχνολογίας φωτοβολταϊκών που θα έχει τον ευρύτερο δυνατό ορίζοντα εκµετάλλευσης, ενώ θα πρέπει να συνοδεύεται µε την ευχέρεια αναβάθµισης της µονάδας παραγωγής, καθώς µε το χρόνο συνήθως βελτιώνεται η διαδικασία παραγωγής από τους κατόχους της τεχνολογίας. Το δυναµικό παραγωγής της µονάδας εξαρτάται από το µέγεθος της αγοράς που στοχεύει η επιχείρηση, αλλά θα πρέπει να είναι τέτοιο που να εξασφαλίζει ένα ανταγωνιστικό κόστος παραγωγής των Φ/Β γεννητριών, το οποίο έχει επίσης σχέση µε την επιλεγόµενη τεχνολογία και υλικά. Επίσης δεν πρέπει να παραµεληθεί η ανάγκη για πιστοποίηση των προϊόντων και της διαδικασίας παραγωγής. Η πιστοποίηση σύµφωνα µε διεθνώς αποδεκτά πρότυπα θα αποδειχθεί ευεργετική για τον επενδυτή, την βιοµηχανία Φ/Β αλλά και για τον πελάτη, γιατί είναι το εργαλείο που θωρακίζει την ποιότητα και επιτρέπει το άνοιγµα της αγοράς χωρίς περιπέτειες. 2. Πρακτικά του 2ου Παγκόσµιου Συνεδρίου Φωτοβολταϊκής Μετατροπής της Ηλιακής Ενέργειας, 6-10 Ιουλίου 1998, Βιέννη Αυστρία. 3. Πρακτικά του 14ου Ευρωπαϊκού Συνεδρίου Ηλιακών Φωτοβολταϊκών, Βαρκελώνη, Ισπανία, 30 Ιουνίου 4 Ιουλίου Photovoltaic Insider s Report, Φεβρουάριος 1999, σελίδες 1 και Σ. Τσελεπής, PV support and promotion mechanisms in Greece, Πρακτικά 2ου Παγκόσµιου Συνεδρίου Φωτοβολταϊκών, Βιέννη, Ιούλιος 1998, σελ Συµπεράσµατα του Συνεδρίου, Πρακτικά Συνεδρίου : «Η εφαρµογή των Ανανεώσιµων Πηγών Ενέργειας Εθνικές Προτεραιότητες και Ευρωπαϊκή Στρατηγική», 30 Νοεµ. 2 εκ. 1998, Αθήνα, σελ ΑΝΑΦΟΡΕΣ 1. Α. Ζερβός, «Οι Ανανεώσιµες Πηγές Ενέργειας στην Ελλάδα», Πρακτικά Συνεδρίου : «Η εφαρµογή των Ανανεώσιµων Πηγών Ενέργειας Εθνικές Προτεραιότητες και Ευρωπαϊκή Στρατηγική», 30 Νοεµ. 2 εκ. 1998, Αθήνα, σελ. 2-8.